制動(dòng)失效狀態(tài)分析及試驗(yàn)?zāi)M

1、制動(dòng)失效狀態(tài)分析及試驗(yàn)?zāi)M金約夫 王 兆（中國(guó)汽車技術(shù)研究中心 天津 300162）摘要：行車制動(dòng)失效后的性能要求和失效試驗(yàn)在ECE 制動(dòng)法規(guī)體系中占據(jù)了重要地位， 也是汽車制動(dòng)試驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文從制動(dòng)系統(tǒng)的定義出發(fā)，比較分析能源失效和部件 失效的技術(shù)要求，對(duì)各類制動(dòng)系失效后果及試驗(yàn)?zāi)M進(jìn)行了全面闡述。作為國(guó)際汽車技術(shù)法規(guī)協(xié)調(diào)的重要成果，ECE R13-H 在世界上許多國(guó)家得到日益廣泛的應(yīng)用，逐漸取代ECE R13成為乘用車制動(dòng)系統(tǒng)型式認(rèn)證的主要依據(jù)。目前，全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)正根據(jù)R13-H 制定中國(guó)的乘用車制動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。準(zhǔn)確理解R13-H 的技術(shù)內(nèi)容，并根據(jù)中國(guó)乘用車技術(shù)和產(chǎn)品現(xiàn)狀等進(jìn)

2、行適當(dāng)?shù)娜∩嵝薷?，使?biāo)準(zhǔn)符合我國(guó)國(guó)情，提高中國(guó)乘用車的技術(shù)水平和競(jìng)爭(zhēng)力是標(biāo)準(zhǔn)制定過程中面臨的一項(xiàng)重大課題。本文嘗試以R13-H 為基礎(chǔ)，參照ISO 6597以及VCA 等檢測(cè)機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)方法，對(duì)各類行車制動(dòng)失效對(duì)應(yīng)的車輛狀態(tài)、失效原因、模擬要求等作探討性介紹。注：R13-H 條款號(hào)用標(biāo)注。1 相關(guān)定義1.1 按供能方式分類的行車制動(dòng)系根據(jù)供能方式的不同，GB/T 5620（ISO 611）將制動(dòng)系分為人力制動(dòng)系、助力制動(dòng)系、動(dòng)力制動(dòng)系、慣性制動(dòng)系、重力制動(dòng)系和彈簧制動(dòng)系等。其中，人力制動(dòng)系、助力制動(dòng)系和動(dòng)力制動(dòng)系等三種形式可用作行車制動(dòng)系，如圖1所示。產(chǎn)生制動(dòng)力所需的能僅由駕駛員的體力提供。產(chǎn)生

3、制動(dòng)力所需的能是由一個(gè)或多個(gè)供能裝置（不包括駕駛員的體力）提供。例如，氣制動(dòng)系、液壓動(dòng)力制動(dòng)系、氣頂液制動(dòng)系。注：本定義不包括在供能失效情況下，駕駛員依靠作用在本系統(tǒng)上的操縱力也能增加制動(dòng)力的制動(dòng)系。1.2 具有儲(chǔ)能的液壓制動(dòng)裝備在R13-H 中專門提到了具有儲(chǔ)能的液壓制動(dòng)裝備，即由存儲(chǔ)在儲(chǔ)能器中的壓力液體供能的制動(dòng)裝備，壓力液體由具有限壓裝置的液壓泵供給，限壓值由制造商規(guī)定。此處將儲(chǔ)能限定為液壓，因此，R13-H 所指的液壓制動(dòng)系是指全動(dòng)力液壓制動(dòng)系。 1.3 傳輸裝置傳輸裝置是指處于控制裝置和制動(dòng)器之間并使二者實(shí)現(xiàn)功能連接的零部件組合。傳輸裝置可為機(jī)械式、液壓式、氣壓式、電力式或混合式。制

4、動(dòng)力由駕駛員體力以外的能源提供或助力時(shí)，應(yīng)將儲(chǔ)能器視為傳輸裝置的一部分。2 總體要求連接桿件、制動(dòng)氣室、輪缸及其活塞、制動(dòng)臂及凸輪軸總成等法規(guī)規(guī)定不易失效的零部件以外的任何零部件發(fā)生斷裂或行車制動(dòng)系發(fā)生其它任何失效 （失靈、儲(chǔ)存的能量部分或全部泄露），未受失效影 響的那部分行車制動(dòng)系必須能按應(yīng)急制動(dòng)的要求使車輛停住。這是R13-H 關(guān)于行車制動(dòng)失效最為概括、最為根本的要求，對(duì)行車制動(dòng)系可能發(fā)生的失效和失效后應(yīng)達(dá)到的性能要求作了總體上的說明。在本條款的涵蓋下，行車制動(dòng)系失效包括管路斷裂、真空泵/液壓泵/空壓機(jī)失效、管路失效導(dǎo)致儲(chǔ)能泄露等原因造成的能量失效和部件失效。 3 能量失效 3.1 助力制

5、動(dòng)系根據(jù)GB/T5620按供能方式對(duì)制動(dòng)系的分類，可以判斷，本條款的規(guī)定不適用于動(dòng)力制動(dòng)系和人力綜合法規(guī)的要求，可以將助力制動(dòng)系分為兩類。其中一類，在制動(dòng)系沒有任何能量存儲(chǔ)的情況下，僅靠駕駛員體力操縱行車制動(dòng)控制裝置就能保證規(guī)定的應(yīng)急制動(dòng)；可認(rèn)為其傳輸裝置只需一個(gè)儲(chǔ)能器即可，且不必要求儲(chǔ)能裝置具有規(guī)定的容量；對(duì)此，可進(jìn)一步理解為法規(guī)對(duì)儲(chǔ)能器的個(gè)數(shù)和存儲(chǔ)容量沒有任何要求。對(duì)該類車輛，在進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M時(shí)必須考慮制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生失效導(dǎo)致助力作用完全喪失這一最惡劣情形。而另一類助力制動(dòng)系僅靠駕駛員體力無法達(dá)到規(guī)定的應(yīng)急制動(dòng)，必須借助儲(chǔ)能方可實(shí)現(xiàn)；根據(jù)法規(guī)要求，該類系統(tǒng)須安裝兩個(gè)或兩個(gè)以上、滿足一定容量要求的

6、儲(chǔ)能裝置，在試驗(yàn)時(shí)必須對(duì)其存儲(chǔ)容量進(jìn)行檢查，如圖2所示。 3.2 動(dòng)力制動(dòng)系制動(dòng)系，而是針對(duì)助力制動(dòng)系的儲(chǔ)能器個(gè)數(shù)的規(guī)定。 當(dāng)制動(dòng)系傳輸裝置（包括儲(chǔ)能器）任何部分失效時(shí)，應(yīng)繼續(xù)向未受失效影響的部分供能，確保以規(guī)定的應(yīng)急制動(dòng)效能使車輛停駛。該條件必須以自動(dòng)方式或利用在車輛靜止時(shí)易于啟動(dòng)的裝置來實(shí)現(xiàn)。顯而易見，對(duì)采用雙能源-雙儲(chǔ)能器構(gòu)成雙供能回路的助力系統(tǒng)/動(dòng)力系統(tǒng)，當(dāng)其中一條回路發(fā)生失效（無論是管路失效還是能源失效）時(shí)，另外一條管路仍然能夠持續(xù)供能，從而確保車輛達(dá)到規(guī)定的應(yīng)急制動(dòng)性能。對(duì)采用單能源-雙儲(chǔ)能器的助力系統(tǒng)/動(dòng)力系統(tǒng)，可通過安裝多回路壓力保護(hù)閥等裝置構(gòu)成兩個(gè)分立回路來實(shí)現(xiàn)雙回路的功能，

7、使每個(gè)回路獨(dú)立工作、互不影響，確保在能源工作正常的情況下，從而能夠在其中一條分立回路失效時(shí)滿足繼續(xù)供能的要求。只有一個(gè)能源（真空泵/空壓機(jī)/液壓泵）且未根據(jù)GB/T 5620，制動(dòng)能源是指供能裝置中產(chǎn)生能量的部分。除駕駛員體力以外，行車制動(dòng)所需的能量主要有三種形式：即空壓機(jī)產(chǎn)生的氣壓能、液壓泵產(chǎn)生的液壓能和真空泵產(chǎn)生的真空，對(duì)汽油車，還可以直接利用發(fā)動(dòng)機(jī)真空作為能量。盡管R13-H 規(guī)定液壓泵、空氣壓縮機(jī)和真空泵等產(chǎn)生能源的裝置的驅(qū)動(dòng)方式是可靠的。但鑒于能源對(duì)車輛制動(dòng)性能的重要性，法規(guī)仍然對(duì)液壓泵失效后的供能情況進(jìn)行檢查，要求動(dòng)力制動(dòng)系和不依靠?jī)?chǔ)能就無法滿足應(yīng)急制動(dòng)性能的助力制動(dòng)系，除滿足繼續(xù)

8、供能的要求外，進(jìn)行能耗試驗(yàn)，通過模擬能源失效對(duì)儲(chǔ)能器的存儲(chǔ)容量進(jìn)行檢查。此外，法規(guī)附件4-1.2還對(duì)具有能量存儲(chǔ)的液壓制動(dòng)系作了進(jìn)一步規(guī)定：從符合制造商規(guī)定但不超過開啟壓力的壓力開始，在不給儲(chǔ)能裝置補(bǔ)充能量的情況下，對(duì)行車制動(dòng)進(jìn)行8次全行程促動(dòng)后，在進(jìn)行第9次制動(dòng)時(shí)仍能達(dá)到規(guī)定的應(yīng)急制動(dòng)性能。 4 部件失效 4.1 ABS 失效附件6-4.2規(guī)定：只影響防抱制動(dòng)功能的單個(gè)電路功能失效時(shí)，行車制動(dòng)性能不得低于發(fā)動(dòng)機(jī)脫開的0-型試驗(yàn)規(guī)定性能的80%，其對(duì)應(yīng)的制動(dòng)距離為0.1V+0.0075V2(m，充分發(fā)出的平均減速度為5.15m/s2。附件6-4.1對(duì)ABS 失效的類型作了明確的規(guī)定，即影響到系

9、統(tǒng)功能和性能要求的電路故障和傳感器工作不正常，包括供電電路、控制其外電路、控制器和調(diào)節(jié)器失效。在ABS 系統(tǒng)中，閥體常開或常閉是一種較為罕見但非常惡劣的失效條件。但法規(guī)對(duì)此未作進(jìn)一步規(guī)定。原因有二，一是在其范疇內(nèi)閥體屬于不易失效部件，二是閥體失效所導(dǎo)致的后果與管路失效相同。 4.2 制動(dòng)力分配系統(tǒng)失效當(dāng)通過專門裝置（如由車輛懸架機(jī)械控制）滿足制動(dòng)力分配要求時(shí)，在該裝置控制系統(tǒng)失效（如控制連接斷開）時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)脫開的0型試驗(yàn)條件下仍能以不超過0.1V+ 0.0100V 2（m ）的制動(dòng)距離和不低于3.86m/s2充分發(fā)出的平均減速度使車輛停駛。根據(jù)VCA 和ISO 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)制動(dòng)力分配系統(tǒng)失效的規(guī)定

10、，所謂制動(dòng)力分配系統(tǒng)包括感載閥、減壓閥、比例閥、慣性閥（也稱G 閥）以及融合多種功能的組合閥（如感載比例閥），也包括電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)（EBD ）。值得注意的是，制動(dòng)力分配系統(tǒng)失效將導(dǎo)致制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)功能喪失，改變制動(dòng)力在前后車軸以及左右車輪的分配情況，影響車輛的制動(dòng)穩(wěn)定性。同時(shí)，鑒于車輛空載和滿載條件下的軸荷分配不同，受制動(dòng)力分配系統(tǒng)的影響也不同，因此，通常需要在空載和滿載條件下分別進(jìn)行試驗(yàn)。 5 失效報(bào)警5.1 報(bào)警信號(hào)的一般要求色光學(xué)報(bào)警信號(hào)和聲學(xué)報(bào)警信號(hào)三種，其工作條件也不相同：紅色報(bào)警信號(hào)用于指示導(dǎo)致無法達(dá)到規(guī)定的行車制動(dòng)性能或使兩條獨(dú)立行車制動(dòng)回路中的至少一條無法工作的制動(dòng)裝備失效；聲學(xué)報(bào)警信號(hào)可用于傳輸裝置失效后無法繼續(xù)供能但可以滿足能耗試驗(yàn)要求的車輛，聲學(xué)報(bào)警信號(hào)不得在光學(xué)信號(hào)之前報(bào)警。 5.2 報(bào)警信號(hào)的工作條件的一條回路失效，使失效回路的管路壓力在整個(gè)試 驗(yàn)過程中保持為零，具體可采用下列作法。a ）可通過“失效閥”使閥控回路與儲(chǔ)液罐一條回路相開通（ISO 、VCA 方法），如圖3所示。b ）在一條回路中安裝截止閥使制動(dòng)器與主缸部分?jǐn)嚅_。應(yīng)在行車制動(dòng)控制裝置松開至少1s 后關(guān)閉截止閥（ISO 方法）